基于石油焦的漿體燃料制備及特性研究.pdf

1、利用石油焦制備水焦?jié){，能夠拓寬代油和氣化燃料的原料范圍，應(yīng)對(duì)煙煤供應(yīng)緊張的難題。水焦?jié){具有成漿濃度高、熱值高、灰分低等特點(diǎn)，可以代油、代氣、代煤燃燒，亦可作為氣化原料，為大規(guī)模高效清潔煤氣化技術(shù)提供原料基礎(chǔ)。我國(guó)燃料型石油焦的產(chǎn)量逐年遞增，水焦?jié){技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)石油焦的清潔高效利用，但其較差的穩(wěn)定性制約了水焦?jié){的發(fā)展和應(yīng)用，改善水焦?jié){的穩(wěn)定性是一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問題。
　　 本文以提高水焦?jié){的品質(zhì)為目的，研究了水焦?jié){的特性及其影響因

2、素，提出了改善水焦?jié){穩(wěn)定性的幾種方法，主要進(jìn)行了以下工作:
　　 采用多種石油焦、多種添加劑制備水焦?jié){，深入研究了水焦?jié){的成漿性、流變性和穩(wěn)定性。結(jié)果表明，石油焦的成漿性良好，定粘濃度普遍在70％左右;隨著粒徑分布范圍的變寬和平均粒徑的變大，石油焦的成漿性交好;水焦?jié){的定粘濃度與石油焦的內(nèi)水分和灰分均成反比，且內(nèi)水分對(duì)定粘濃度的反作用效果較大;隨著比表面積和總孔容的減小，成漿性提高;石油焦的強(qiáng)疏水性表面特性，有利于成漿濃度的提高

3、，但易使水焦?jié){呈現(xiàn)“剪切變稠”的脹流性特征，且具有較差的穩(wěn)定性。
　　 研究了各種灰分對(duì)水焦?jié){穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，加入少量CaO能有效提高水焦?jié){的穩(wěn)定性，當(dāng)CaO的添加質(zhì)量為石油焦干基質(zhì)量的0.3％時(shí)，可以制得定粘濃度為68.0％、定粘流動(dòng)特征指數(shù)為0.78、定粘析水率為3.4％的高品質(zhì)水焦?jié){。
　　 選用褐煤和污泥分別與石油焦共成漿，研究了煤焦比(或污泥含量)對(duì)漿體表面特性及漿體品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，隨著煤焦比(或

4、污泥含量)的增加，一方面漿體表面張力變大，成漿性交差，另一方面Zeta電位絕對(duì)值增加，穩(wěn)定性交好，假塑性增強(qiáng);褐煤焦?jié){(或污泥焦?jié){)的穩(wěn)定性與假塑性正相關(guān)，與成漿性負(fù)相關(guān);當(dāng)煤焦比為1∶4時(shí)，可以制得定粘濃度大于65％、定粘流動(dòng)特征指數(shù)約0.9、定粘析水率約4％的褐煤焦?jié){;當(dāng)污泥含量為6％時(shí)，可以制得定粘濃度約64％、定粘流動(dòng)特征指數(shù)小于0.8、定粘析水率約5％的污泥焦?jié){，是濃度較高、穩(wěn)定性較好、假塑性特征較強(qiáng)的高品質(zhì)漿體燃料。

5、　　 研制氣泡水焦?jié){以期改善水焦?jié){的穩(wěn)定性，分別采用單一因素分析法和多因素多水平的正交試驗(yàn)法研究了漿體制備過程中各因素對(duì)穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，吹氣時(shí)間、起泡劑用量和漿體濃度對(duì)氣泡水焦?jié){穩(wěn)定性的影響十分顯著，而起泡劑種類和布風(fēng)板孔徑大小的影響較弱;獲得最佳穩(wěn)定性的操作條件是:吹氣時(shí)間為30min，成漿濃度為65％，起泡劑用量為0.030％，布風(fēng)板孔徑為2～5μm，起泡劑種類為AOS。在此最優(yōu)條件下，氣泡水焦?jié){的倒出率可達(dá)96％以上，比

6、同等條件下的純水焦?jié){(無氣泡)提高了約80個(gè)百分點(diǎn)，穩(wěn)定性大大改善，且漿體的流動(dòng)特征指數(shù)在0.8左右，假塑性特征明顯。
　　 在實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，分析了氣泡水焦?jié){形成的微觀作用機(jī)理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氣泡的生成主要依賴起泡劑的加入，起泡劑存在一個(gè)最佳用量;氣泡在漿體中最穩(wěn)定的狀態(tài)就是以氣固聯(lián)合體的形式存在，氣固聯(lián)合體的形成存在碰撞、黏附和脫附三個(gè)微觀過程;氣泡直徑越小，漿體微湍流強(qiáng)度越大，顆粒與氣泡間的碰撞概率越高;顆粒表面疏水性越強(qiáng)，接